Particularités du fraisage avec petits outils et micro-outils Tiziano Sichi Votre logo
Facteur d'échelle lors du fraisage Ø d'outil grand v c f z a p a e Ø d'outil petit v c f z a p a e Les lois générales du macro usinage ne sont pas entièrement applicables pour les outils de micro usinage
Épaisseur de copeau (h 1) > épaisseur d'usinage (h) (écrasement de copeau) h 1 h Épaisseur d'usinage (typique >> env. 10µm)
? h 1 Rayon d'arête de coupe «R» h R Epaisseur d'usinage critique si h R!!! L'angle de coupe devient très négatif! Efforts importants Déflection "Formation de copeaux"
L'épaisseur d'usinage change à l'engagement Avance par dent: fz Approche radiale: ae Direction d'avance a e f z épaisseur d'usinage moyenne dépend de f z et a e
Epaisseur d'usinage moyenne Avance par dent: fz Approche radiale: ae épaisseur d'usinage moyenne petite a e a e f z f z épaisseur d'usinage moyenne grande
Ex.: efforts lors du fraisage outil Ø 12mm Ø = 12mm fz= 0.0425mm fz= 0.085mm a p = 3mm Q1 F= 700N Q2 F= 1000N a p = 6mm Q2 F= 1400N Q3 F= 2000N a p = 12mm Q3 F= 2800N
Conséquence "juste" pour un micro-outil:??? Ø 1.0mm ap aussi faible que possible «à cause d'efforts» ap: minimal? ae: maximal? ae aussi grand que possible «à cause d'épaisseur d'usinage moyenne» fz aussi faible que possible «à cause d'efforts»
Ø 1.0mm ap: minimal? ae: maximal?! Problème: Concentration des efforts dans les angles Faible longueur de taillant à l'engagement, usure
Conditions d'utilisation des fraises MD fz (µm) Alu Acier Inox Laiton >HRc Inconel Acier Ø micro-outil Ø d'outil std
ap:0.2mm ae:0.1mm Ø 1.0mm ap:6.0mm ae:2.0mm Ø 4.0mm a p a e 10 10 9 9 8 7 1-1.5 x d 8 7 6 6 5 5 4 3 4 3 45-60% 2 0.2-1.2 x d 2 1 0 0.05 x d (acier trempé) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 0 10-20% 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ø micro-outil Ø d'outil std Ø micro-outil Ø d'outil std
Arrondi optimal de l'arête de coupe pour fraise MD Rayon de l'arête de coupe (µm), (acier d'amélioration), (57HRc) Source: Platit AG Diamètre d'outil (mm)
brut avec revêtement "arrondi" Arêtes de coupe, fraise Ø 10mm
(Même agrandissement) WC grandeur de grain!
Épaisseur de copeau (h 1) > épaisseur d'usinage (h) h 1 (écrasement de copeau) h Épaisseur d'usinage (typique > env. 20µm) D Épaisseur de couche? h R Rayon de l'arête de coupe
Exemple revêtement diamant R = 7µm
Copeaux lors du fraisage avec petits outils Outil Ø 4mm Outil Ø 0.6mm
Formation de copeau lors du fraisage de passages f z Coupe "épluchage" a p
Sens de coupe ap
Épaisseur de copeau max. comparable à l'avance par dent fz = 93µm fz = 93µm Laiton Acier
Ex. fraisage de poches (vitesse de coupe non évolutive mais const.) Macro (données catalogue) Fraise Ø 4mm Matériau 1.2738 Poche 26x26mm, profondeur 6mm ap= 6mm ae= 1.6mm fz=25um Macro Fraise Ø 4mm Matériau 1.2738 Poche 26x26mm, profondeur 3.2mm ap= 0.6mm ae= 1.6mm fz=25um Micro Fraise Ø 4mm Matériau 1.2738 Poche 26x26mm, profondeur 0.9mm ap= 0.6mm ae= 1.6mm fz=25um Micro (données catalogue) Fraise Ø 0.6mm Matériau 1.2738 Poche 4x4mm, profondeur 0.48mm ap= 0.48mm ae= 0.09mm fz=14um
Épaisseur d'usinage minimale Fraise Ø 4.0mm fz= 6.2µm fz= 12.5µm fz= 25µm Fraise Ø 0.6mm fz= 3.5µm fz= 7µm fz= 14µm
Comparaison usinage micro/macro Données catalogue proportionnées de micro-outil à macro-outil ap, ae, fz,.. (x 6.66) Fraise Ø 0.6mm (ap=0.48mm, ae=0.09mm) fz= 3.5µm fz= 7.0µm fz= 14µm Fraise Ø 4.0mm (ap=3.2mm, ae=0.6mm) fz= 12µm fz= 23µm fz= 46µm fz= 93µm
Copeaux avec outil demi-rond Ø 1mm, 3xd (acier trempé, 54HRc) fz = 30µm fz = 7µm
Copeaux avec outil demi-rond Ø 1mm, 15xd (acier trempé, 54HRc) fz = 30µm fz = 7µm Déflection!...
Conditions d'engagement identique d'un micro-outil Ø 1mm: 3xd 15xd fz = 7µm fz = 7µm
F charge (N) Déviation f (mm) Longueur L (mm) (mm) Déviation f (mm) avec F=10N, L=20mm f = const. * F * L3 / d 4 Diamètre de tige (mm)
Efforts typiques lors du fraisage avec des micro-outils Outil 4-XXIX à 4-XXXV Matière à usiner 1.2842 D=0.2 à 2.0 mm Titane avec revêtement (90MnCrV8) Paramètres d usinage Avance par dent fz D/50 Prof. de coupe ap D/5 Vitesse de coupe vc Variable Largeur de coupe ae Coupe pleine dans le sans de l avance perpendiculaire à l avance Newton! Diamètre d outil Diamètre d outil Source: Technische Uni Berlin, Kai Schauer
Déviation d'outil Outil en usinage Outils en sortie
Essais de flexion 4 pts sur tiges de métal dur brutes et avec revêtement Module de flexion (GPa) 800 750 700 650 blank Brute PVD Schicht Revêtement PVD 600 550 500 1 1.5 2 Diamètre tige MD (mm)
Expérience avec revêtement irrégulier (d'un côté) 3 µm 1 µm
Influence du revêtement sur la concentricité Couche env. 2µm (Ø = 3mm) 5mm (Ø = 0.5mm) Concentricité (mm) après revêtement d'un côté: env. 20µm 25mm 10mm (Ø = 1mm) Concentricité (mm) après revêtement d'un côté: env. 50-80µm 25mm 20mm
Un grand merci pour votre attention! FRAISA SA Gurzelenstr. 7 CH-4512 Bellach Tel.: +41(0) 32 617 42 42 Fax: +41(0) 32 617 42 41 E-Mail: johann.rechberger@fraisa.com www.fraisa.com